| Espiramicina | |
| Identificación | |
|---|---|
| Nombre IUPAC | (4 R , 5 S , 6 R , 7 R , 9 R , 10 R , 11 E , 13 E , 16 R ) -10 - {[(2 R , 5 S , 6 R ) -5- (dimetilamino) - 6-metiltetrahidro- 2H -piran-2-il] oxi} -9,16-dimetil-5-metoxi-2-oxo-7- (2-oxoetil) oxaciclohexadeca-11,13-dien-6-ilo 3, 6-didesoxi-4- O - (2,6-didesoxi-3- C -metil-α- L - ribo -hexopiranosil) -3- (dimetilamino) -α- D -glucopiranosido |
| Sinónimos | 2 - [(4 R , 5 S , 6 S , 7 R , 9 R , 10 R , 11 E , 13 E , 16 R ) -6 - {[(2 S , 3 R , 4 R , 5 S , 6 R ) -5 - {[(2 S , 5 S , 6 S ) -4,5-dihidroxi-4,6-dimetiloxan-2-il] oxi} -4- (dimetilamino) -3-hidroxi-6-metiloxano -2-il] oxi} -10 - {[(2 R , 5 S , 6 R ) -5- (dimetilamino) -6-methyloxan-2-il] oxi} -4-hidroxi-5-metoxi-9, 16-dimetil-2-oxo-1-oxaciclohexadeca-11,13-dien-7-il] acetaldehído |
| N o CAS | |
| N o ECHA | 100,029,476 |
| Código ATC | J01 |
| PubChem | 5284619 |
| Sonrisas |
CN (C) [C @ H] 1CC [C @@ H] (O [C @@ H] 1C) O [C @ H] 4C = CC = CC [C @@ H] (C) OC (= O ) C [C @@ H] (O) [C @ H] (OC) [C @ H] (O [C @@ H] 3OC (C) [C @@ H] (O [C @ H] 2CC (C) (O) [C @@ H] (O) [C @ H] (C) O2) [C @ H] (N (C) C) [C @ H] 3O) [C @@ H] (CC = O) C [C @ H] 4C , |
| InChI |
InChI: InChI = 1 / C43H74N2O14 / c1-24-21-29 (19-20-46) 39 (59-42-37 (49) 36 (45 (9) 10) 38 (27 (4) 56- 42) 58-35-23-43 (6.51) 41 (50) 28 (5) 55-35) 40 (52-11) 31 (47) 22-33 (48) 53-25 (2) 15-13- 12-14-16-32 (24) 57-34-18-17-30 (44 (7) 8) 26 (3) 54-34 / h 12-14,16,20,24-32,34- 42 , 47,49-51H, 15,17-19,21-23H2,1-11H3 / b13-12 +, 16-14 + / t24-, 25-, 26-, 27 ?, 28 +, 29 +, 30 +, 31-, 32 +, 34 +, 35 +, 36-, 37-, 38-, 39-, 40 +, 41 +, 42 +, 43? / M1 / s1 |
| Propiedades químicas | |
| Fórmula bruta |
C 43 H 74 N 2 O 14 [Isómeros] |
| Masa molar | 843.0527 ± 0.0442 g / mol C 61.26%, H 8.85%, N 3.32%, O 26.57%, |
| Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | |
La espiramicina es un antibiótico y un antibacteriano de la clase de los macrólidos , que consta de un anillo central de 16 átomos. Es producida por la bacteria Streptomyces ambofaciens ( actinomycetes ).
La espiramicina fue descrita en 1954 por Pinnert-Sindico, Ninet, Preud'Homme y Cosar. Esta molécula se aisló en 1951 de una bacteria previamente desconocida, Streptomyces ambofaciens . Esta bacteria procede de un cultivo procedente de la región de Péronne (Somme, Nord-Pas-De-Calais-Picardie) en Francia. La espiramicina tiene un espectro bacteriano cercano al de la eritromicina , oleandomicina y carbomicina ( macrólidos ).
Dos años más tarde, los investigadores suizos Corbaz, Ettlinger y su equipo describieron un nuevo antibiótico al que llamaron foromacidina.
Al comparar las estructuras de espiramicina y foromacidina, resultó que eran la misma molécula.
François, en 1955, y Michel, en 1958 demostraron que la espiramicina inhibe la desaminación de varios aminoácidos por la microbiota intestinal del cerdo (una propiedad que se encuentra en muchos antibióticos ). Correlacionaron la estimulación del crecimiento in vivo y la acción inhibidora del catabolismo de la arginina in vitro . Según su trabajo, la espiramicina tiene la tasa de inhibición más alta entre todos los antibióticos ( tasa de inhibición del 114% basada en la aureomicina ).
En Febrero de 1961, los investigadores han demostrado la acción de la espiramicina sobre el crecimiento de los cerdos, lo que confirmó los resultados in vivo de François y Michel.
En 1959, Conrad, Nelson y Beeson y en 1960, Hays y Speer, demostraron la eficacia de la espiramicina, en la alimentación porcina, en términos de crecimiento e índice de consumo.
En 1955, la espiramicina administrada por vía oral fue denominada " Rovamicina " por la empresa Rhône-Poulenc Rorer . La actividad de la espiramicina contra el parásito Toxoplasma gondii , que es un agente de la toxoplasmosis , se reveló en 1958. Solo diez años después se inició el tratamiento de la toxoplasmosis en mujeres embarazadas. La producción de espiramicina para la vía de administración parenteral comenzó en 1987.
Olukoshi y Packter plantearon la hipótesis en 1994 de que los depósitos de lípidos ( triglicéridos ) serían una fuente de precursores para la biosíntesis de antibióticos . Posteriormente, Schauner y su equipo demostraron en 1999 la importancia de los lípidos intracelulares en la producción de espiramicina .
Hay dos cepas de bacterias Streptomyces ambofaciens ATCC23877 y DSM40697 capaces de sintetizar espiramicina.
Los plásmidos juegan un papel importante en la biosíntesis de macrólidos (Omura et al. 1979).
La espiramicina se compone de varios grupos:
La biosíntesis de macrólidos tiene lugar en tres etapas:
Parte de aglicona:
Síntesis de azúcares:
Reacciones terminales
Existen dos tipos de genes biosintéticos: genes reguladores pleiotrópicos cuya función es la diferenciación morfológica y fisiológica, y genes reguladores específicos cuya función es controlar específicamente genes biosintéticos.
Al realizar un análisis de RT-PCR de todos los genes para la biosíntesis de espiramicina, se analizó la expresión de los genes srmR y smrS. Esto permitió demostrar que el gen srmR (gen regulador específico) es necesario para la expresión de srmS. En cuanto al gen srmS, controla la expresión de la mayoría de los genes biosintéticos.
En S. ambofaciens, los genes biosintéticos (srmG), el gen de resistencia (srmB) y el gen regulador específico (srmR) se encuentran en la misma región cromosómica. Los genes, smS y srmR, se agrupan en un cromosoma en forma de "agrupaciones" o grupos de genes.
La inactivación de estos genes conduce a la producción de espiramicina, la sobrepresión por su parte aumenta tres veces la producción de espiramicina.
Los genes para la biosíntesis de las enzimas del metabolismo primario pueden ser inhibidos o reprimidos por la composición del medio. Los precursores utilizados para la síntesis de espiramicina son sustratos provenientes del metabolismo primario.
La composición del medio de cultivo.La espiramicina se compone de tres componentes con propiedades muy similares, espiramicina I, II y III que se producen a partir de un cultivo de Streptomyces ambofaciens. El crecimiento y la producción se rigen por la ausencia o presencia de ciertos elementos así como sus variaciones en el medio de cultivo, con el fin de incrementar el rendimiento. Los primeros cultivos de espiramicina por S. ambofaciens se llevaron a cabo en un medio complejo que contiene fuentes de carbono asimilable y determinadas sales minerales, así como harina de soja, extractos o autolisados de levadura ... Pero estas sustancias son variables y complejas, lo que conduce a las dificultades para reproducir con precisión los resultados obtenidos. Además, los investigadores establecieron un medio de cultivo utilizando sustancias simples para producir concentraciones cada vez más altas de espiramicina. Por tanto, los componentes esenciales para la producción de espiramicina son:
La fuente de carbono utilizada puede ser de diferentes formas:
Los iones de cloruro y los iones de sulfato se utilizan para una concentración óptima de nitrógeno de entre 1,2 y 1,4 g / l. El ion cloruro también es esencial para la producción y el crecimiento de la espiramicina, cuya concentración óptima es de 10 a 14 g / ly que a menudo se introduce en forma de cloruro de sodio o potasio.
También se ha demostrado que los iones fosfato juegan más un papel químico que un papel tampón en la producción de espiramicina y que la concentración de fosfato determina la distribución de los tres componentes de la espiramicina, así como su producción. Esta concentración es óptima entre 2 y 4 g / l para el fosfato de potasio. Existen otras formas de fosfato como pirofosfatos, metafosfatos, polifosfatos y glicerofosfatos.
El magnesio también está presente en forma de sulfato y cloruro para una concentración óptima de 1 g / l.
Sabiendo que el cultivo de Streptomyces ambofaciens a menudo se vuelve ácido, es necesario utilizar carbonato de sodio de concentración óptima de 5 a 10 g / l para evitar la acidificación y tener una rápida y alta producción de espiramicina.
También se ha comprobado que ciertos metales como el zinc (10 a 20 mg / l) y el cobalto (0,1 mg / l) en forma de sal ionizante del metal (nitrato, cloruro, sulfato, etc.) permiten un aumento de rendimiento. La adición común de estos dos metales tiene un efecto sinérgico, siendo el rendimiento mayor que cuando se introducen solos. Los otros metales utilizados solos (sin estar asociados con zinc o níquel) capaces de cambiar las proporciones de los tres constituyentes son: hierro (1 a 10 mg / l), níquel y manganeso (0,02 a 0,2 mg / l). Otros metales en forma iónica como el cobre, el molibdeno y el vanadio actúan sobre la velocidad del desarrollo de Streptomyces . Por lo tanto, un medio que comprende todos estos elementos simples es menos costoso y se puede controlar más fácilmente.
En conclusión, la concentración de espiramicina I en el producto final puede aumentarse o disminuirse modificando la composición del medio en sales de amonio, en metales asociados con un fosfato así como en carbonato de calcio. Por ejemplo, las concentraciones de sales de amonio por encima o por debajo de la concentración óptima promueven la producción de espiramicina I pero disminuyen el rendimiento global. Además, el aumento de la concentración de carbonato de sodio aumenta la producción de espiramicina I mientras que la concentración de fosfato de potasio tiene el efecto de disminuirla.
Las principales regulacionesLas principales regulaciones están hechas por el catabolismo de una fuente de carbono, por ácidos grasos, por fuentes de nitrógeno y finalmente por fosfato.
En altas concentraciones de glucosa u otras fuentes de carbono, la producción de espiramicina es desfavorable. Pero es favorable si estos precursores se metabolizan mal (intervención de amilasas exocelulares).
La estimulación de las bacterias por los ácidos grasos puede conducir a una modificación de la membrana celular (a nivel de lípidos), lo que favorece la asimilación de otros precursores como las fuentes de nitrógeno.
Una concentración demasiado alta de compuestos de amonio o nitrógeno conduce a un metabolismo rápido y, por lo tanto, suprime la biosíntesis de espiramicina. Los iones de amonio reprimen los genes para la biosíntesis de enzimas, lo que promueve la degradación de aminoácidos y, por tanto, la síntesis de espiramicina.
En concentraciones elevadas de fosfato, se inhibe la síntesis de espiramicina. El fosfato actúa directamente sobre la biosíntesis de enzimas del metabolismo secundario. También permite el control de los adenilatos intracelulares (AMP, ADP y ATP).
Otras regulacionesS. ambofaciens debe asimilar amonio y fosfato para funcionar correctamente.
La presencia de enzimas activadoras de ácidos grasos de cadena corta es esencial para dar como resultado los precursores limitantes, que son esenciales para la síntesis de espiramicina.
El catabolismo de los ácidos grasos de cadena larga o de cadena corta (beta-oxidación) y la glucólisis darán como resultado ácidos grasos activados.
El catabolismo de los aminoácidos (valina, isoleucina y leucina) dará otros precursores limitantes (propionil-CoA (3C), n-butirato (4C), acetil-CoA (2C), n-butil-CoA (4C)).
Las bacterias tienen un mecanismo de resistencia a la espiramicina. Los genes de biosíntesis y los genes de resistencia, ubicados en los mismos loci, se transcriben simultáneamente, lo que asegura la protección de las bacterias durante la producción de espiramicina.
La resistencia puede actuar sobre la permeabilidad de la membrana o para ciertos genes que codifican proteínas de transporte que promueven la excreción de espiramicina.
Las bacterias también pueden sintetizar enzimas que inactivan la producción de espiramicina (por fosforilación, acetilación, adenilación o glicosilación).
El medio de producción es un medio líquido que contiene subproductos de la industria alimentaria.
Medio de producción a pH = 7,7
| Maíz empinado | 20,0 gL −1 |
| Almidón soluble | 50,0 gL -1 |
| (NH4) 2SO4 | 5,0 gL -1 |
| KH2PO4 | 2,8 gL -1 |
| FeSO4 | 0,5 gL -1 |
| NaCl | 10,0 gL -1 |
| Aceite de maíz | 20,0 gL -1 |
En este medio de producción, Streptomyces ambofaciens puede tomar 2 formas:
La producción industrial se realiza por lotes (o "lotes") en fermentadores de varias decenas de m 3 . Es esencial una agitación significativa del medio para obtener una concentración suficiente de oxígeno disuelto.
Se utilizan dos tipos diferentes de agitación para el cultivo de Streptomyces ambofaciens : agitación de flujo radial y agitación de flujo axial.
La espiramicina inhibe la síntesis de proteínas bacterianas al unirse al ribosoma bacteriano.
La espiramicina también es un aditivo alimentario , listado con el número E710, que puede utilizarse con un permiso excepcional para luchar contra ciertos mohos en productos de origen animal.